
常州市龍鑫智能裝備股份有限公司

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近年來,新能源產(chǎn)業(yè)無疑是備受關(guān)注的焦點之一。雖然鋰離子電池(LIBs)因其高能量密度而備受青睞,但鈉離子電池(SIBs)因其原料資源優(yōu)勢,同樣具有成為大規(guī)模電化學(xué)儲能設(shè)備的潛力。對于鈉離子電池來說,開發(fā)低成本、高性能的電極材料是實現(xiàn)其商業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。
硬碳材料因其優(yōu)異的性能和低成本,成為鈉離子電池負極材料的理想選擇。碳基材料可分為石墨和無定形兩大類,無定形碳又可分為軟碳和硬碳,前者在高溫下是否石墨化而定。硬碳可分為生物質(zhì)基硬碳和有機聚合物基硬碳,前者通過生物質(zhì)熱處理獲得,后者則通過有機聚合物的人工合成得到。雖然大部分有機化合物熱解過程會產(chǎn)生有害氣體,但生物質(zhì)基硬碳具有低成本、環(huán)境友好、來源廣泛等優(yōu)點。
然而,生物質(zhì)基硬碳也存在一些問題,如初次庫侖效率低、倍率性能差等,這些問題需要通過合理控制硬碳負極材料的缺陷和層間距,以及減小表面積來解決。原子摻雜是一種較為成熟的方法,可以通過N、P、S、O等原子摻雜為材料提供表面缺陷并提高導(dǎo)電性,從而提高其倍率性能和比容量。原子摻雜可以通過機械設(shè)備“蜂巢磨”來進行包覆參雜,蜂巢磨包覆工藝是將硬碳輸送到系統(tǒng)與霧化的包覆材料纏繞結(jié)合形成單層納米包覆膜,從而改善硬碳的特性,起到活性作用。
龍鑫智能聚焦鈉離子電池材料生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),通過設(shè)備創(chuàng)新與全流程優(yōu)化,為硬碳負極等鈉電材料的高質(zhì)量發(fā)展提供了系統(tǒng)性解決方案,具體體現(xiàn)在以下五個維度:
龍鑫智能的實驗型棒銷納米砂磨機與大流量珠磨機,針對硬碳前驅(qū)體(如生物質(zhì)顆粒、樹脂)的研磨需求,實現(xiàn)了粒徑準確控制,解決了傳統(tǒng)設(shè)備在超細研磨時易堵料、粒徑波動大的痛點。其核心優(yōu)勢包括:
(1) 高效研磨:采用雙動力離心出料結(jié)構(gòu)與高速線轉(zhuǎn)子,研磨效率是傳統(tǒng)設(shè)備的多倍以上,原本需要研磨多遍的物料,使用龍鑫設(shè)備1-2遍即可達到同等效果,大幅降低生產(chǎn)成本。
(2) 低耗穩(wěn)定:耐磨合金鋼與氧化鋯陶瓷結(jié)構(gòu)件使設(shè)備使用壽命延長,維護成本顯著降低;全封閉智能化控制不僅避免了粉塵污染,還使能耗降低。
(3) 多元適配:可針對層狀氧化物、普魯士藍等不同正極材料以及硬碳、硅碳負極,提供定制化研磨參數(shù),確保粒徑均勻性,為后續(xù)工藝環(huán)節(jié)奠定了堅實基礎(chǔ)。
江蘇龍鑫的高純超細電池材料專用離心氣流噴霧干燥機,在硬碳前驅(qū)體干燥過程中實現(xiàn)了對粉體形貌和純度的準確調(diào)控:
(1) 球形化與致密化控制:通過二流體噴嘴設(shè)計,將料液霧化成微小霧滴,配合干燥塔內(nèi)風(fēng)速與溫度梯度優(yōu)化,使粉體自然收縮成球形,球形度高,振實密度提升,有效提高了電池的能量密度。
(2) 高純度保障與連續(xù)生產(chǎn):全封閉管路設(shè)計避免了外界雜質(zhì)污染,產(chǎn)品純度提升;同時支持長時間不間斷連續(xù)化生產(chǎn),產(chǎn)能較傳統(tǒng)工藝提升,干燥時間僅需很短的時間,避免了物料高溫氧化。
(3) 環(huán)保與節(jié)能:配備三級廢氣處理系統(tǒng),粉塵排放遠低于國標,余熱回收系統(tǒng)將熱能利用率提升,實現(xiàn)了綠色生產(chǎn)與節(jié)能降耗。
龍鑫智能的連續(xù)式氣氛回轉(zhuǎn)焙燒爐為硬碳材料的包覆與熱解提供了精準的環(huán)境控制:
(1) 多段式溫控與氣氛保護:具備三段式加熱分區(qū),爐內(nèi)溫度偏差低,支持氮氣、氬氣等保護氣氛,確保包覆層均勻熱解,形成穩(wěn)定SEI膜,使硬碳負極的首周庫侖效率提升。
(2) 規(guī)?;a(chǎn)適配與安全保障:連續(xù)進料出料設(shè)計使產(chǎn)能較間歇式爐窯提升,智能化控溫系統(tǒng)支持多配方存儲,換型時間短;全密封爐體配合氮氣吹掃,氧含量低,杜絕了粉塵爆炸風(fēng)險。
(3) 低碳工藝:采用節(jié)能型加熱元件與尾氣處理系統(tǒng),碳排放降低,符合環(huán)保要求,助力客戶構(gòu)建綠色供應(yīng)鏈。
龍鑫智能將研磨、干燥、焙燒等單設(shè)備整合為智能化產(chǎn)線,通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺實現(xiàn)了全流程數(shù)字化升級:
(1) 工藝參數(shù)閉環(huán)控制與柔性生產(chǎn):通過PLC智能系統(tǒng)聯(lián)動調(diào)節(jié)各環(huán)節(jié)參數(shù),建立工藝數(shù)據(jù)庫,支持快速切換產(chǎn)品配方,換型時間縮短,可兼容多類型前驅(qū)體,支持從小試到量產(chǎn)的產(chǎn)能爬坡。
(2) 全流程追溯與優(yōu)化:搭載在線監(jiān)測儀表實時反饋生產(chǎn)數(shù)據(jù),通過AI算法優(yōu)化工藝參數(shù),良率提升;設(shè)備運行狀態(tài)遠程監(jiān)控,預(yù)警響應(yīng)時間短,保障了生產(chǎn)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。
(3) 數(shù)據(jù)驅(qū)動與降本增效:基于機器學(xué)習(xí)算法分析歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù),自動推薦優(yōu)良的工藝參數(shù),良率提升;同時根據(jù)峰谷電價自動調(diào)整產(chǎn)能,綜合能耗降低,顯著降低生產(chǎn)成本。
在環(huán)保方面,龍鑫智能的解決方案實現(xiàn)了硬碳生產(chǎn)過程中的廢棄物高效處理與資源循環(huán)利用:
(1) 廢水與廢氣處理:前處理廢水經(jīng)“中和沉淀-厭氧發(fā)酵-膜處理”工藝,COD大幅降低且回用率高;熱解尾氣經(jīng)多重處理后,有害成分去除率,排放符合嚴苛要求。
(2) 固廢循環(huán)利用:研磨介質(zhì)廢料等固體廢棄物經(jīng)處理后可綜合利用,利用率高,減少了對環(huán)境的負擔,符合“雙碳”目標下的綠色生產(chǎn)要求。
通過上述全鏈解決方案,龍鑫智能有效解決了硬碳負極生產(chǎn)中的前驅(qū)體處理、工藝參數(shù)控制、設(shè)備復(fù)雜性及環(huán)保等核心問題,助力客戶實現(xiàn)了材料性能提升(如比容量提升、首周庫侖效率提升)、生產(chǎn)成本降低和生產(chǎn)效率躍升,為鈉離子電池材料行業(yè)的高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展提供了強有力的支撐。
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